明挖顺筑法地铁东四站设计

明挖顺筑法地铁东四站设计

1当前性能1.1朝内街道—车站地理位置和周围环境东四地铁站位于朝阳门内路和东四南路的交叉口。它位于繁忙的中心，有许多公交车。车站主体顺东四南大街,呈南北走向,东四南大街规划道路红线宽70m,现状路宽为22m,朝内大街已改造完,道路红线宽60m,两方向客流均衡,交通十分繁忙;且远期六号线顺朝内大街,呈东西走向,在此站换乘。车站用地范围内地面标高为44.40～44.70m。车站位置地面建筑物及地下管线众多。朝阳门内大街与东四南大街交叉口的东北角为朝内菜市场,为三层钢筋混凝土框架结构,设一层地下室,采用筏板基础,埋深约为6m;西北角为明华烧卖馆,东南角为雅戈尔等商业店面,西南角为厚珍楼饭庄。施工期间不能对交通造成影响,且朝内菜市场不能拆迁。地下管线计有上水管、雨污水管、天然气管和通讯电缆沟等。1.2第4段:明挖段大跨空间本车站两端为明挖段,结构形式为三层三跨框架结构;中间为暗挖段,结构形式为单层三拱两柱结构。车站有效站台中心里程为:K9+570。车站总长度197m,暗挖段长为96.80m,明挖段长为100.20m。车站总宽:暗挖段为22.90m,明挖段为26.20m。暗挖段覆土厚度13m,明挖段覆土厚度3.6m。站台宽度14m。明挖框架结构地下一层为站厅层,地下二层为设备层,地下三层为站台层。车站设置东南、东北、西南、西北4个出入口和南、北2个风道。车站两端为现浇钢筋混凝土地下三层三跨框架结构,由侧墙、梁、板、柱等构件组成,采用明挖顺筑法施工。中间暗挖段采用单层三连拱复合衬砌结构,初期支护为钢筋格栅拱加喷射混凝土结构,二次衬砌为模筑钢筋混凝土结构,初期支护与二次衬砌之间设置防水层。车站西南、西北两个出入口由于横穿东四南、北大街,路面车辆繁忙,地下管线密集,为不影响地面交通和避免大量的地下管线改迁,此两个出入口穿过道路地段采用暗挖法施工,其它出入口采用明挖法施工。两个风道均采用明挖法施工。1.3项目所在地和水文(1)粘质粉土、砂粉土人工填土层(杂填土和粘质粉土素填土),厚度2.7～4.4m;粘质粉土、砂质粉土,厚1.5～4.5m;粉细砂层,厚6.5～8.7m;圆砾层4.0～6.5m;粘质粉土,厚2.0～4.3m;中粗砂层,厚2.0～3.2m;卵石,厚5.0～13.0m。(2)粉土层赋存条件上层滞水,赋存于填土层和粘质粉土、砂质粉土层中,受管道渗漏影响;潜水,赋存于粉细砂层、中粗砂层、圆砾层、卵石层中;承压水,赋存于中粗砂层、卵石层孔隙中。(3)土、粉土、砂、砂、砂、砂、砂、砂、砂、砂、砂、砂、砂、砂、砂、砂、砂、砂、粉土的抗高温支护地面以下15m范围内的人工填土、粘性土、粉土、砂土,15m以下的粘性土、粉土、砂土、碎石,自稳能力较差,易坍塌,开挖施工必须有完善的超前支护。2黑挖车站结构建设方案的确定2.1施工方案的确定鉴于东四站所处的特殊地理位置及周围环境,其中间部分的施工只能采用暗挖方法。在菜市场地下室底板距拱顶仅有7m的情况下,如何选择一个适当的施工方法,既保证施工的安全可靠,又能保证周边建筑物及地下管线的安全使用,既考虑合理的工程造价,又兼顾综合社会效益,这是本工程施工需要解决的首要问题。在进行施工方案的选择时,应该遵循以下原则:(1)施工风险小,能有效地控制沉降,保证周边建筑物及地下管线的安全;(2)施工方案合理,操作安全可靠,具备较好的作业条件;(3)保证施工工期;(4)造价合理。2.2中洞法和侧壁导坑法施工比选根据本工程施工方案选择的原则和断面尺寸以及国内外浅埋暗挖车站的施工经验,对中洞法和侧壁导坑法进行比选(见表1)。比较了两种施工方法的优缺点,考虑东四站的站址环境,最终决定采用中洞法进行本车站暗挖段的施工。3黑挖车站结构的施工方法和技术3.1法的选择原则在车站暗挖段主体结构施工过程中,本着如下原则进行施工:(1)地面场地内装吊存放系统与地下出碴进料运输系统配套,开挖体系、支护体系、量测体系必须紧密结合。(2)施工方法的选择原则是在确保安全的前提下,快速、优质完成土建工程,压缩工期,尽量降低成本。(3)对不同地层采取不同的支护措施,优化施工顺序,保证洞室施工安全,减小地表沉降,最大限度减少对地表建筑、地下构筑物的影响,做到稳妥可靠,万无一失。(4)遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则。(5)采取“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的结构防水原则,做到不渗不漏。(6)施工工序及施工组织严格遵循“先加固、后开挖”的原则,做到加固一段,开挖一段,封闭一段。3.2钢拱架的铺设和初期支护根据招标文件及设计文件,本工程暗挖段主体结构采用中洞法施工,隧道初期支护采用网、喷、钢拱架联合支护,拱顶范围内采用大管棚间插小导管对地层注浆预加固。大管棚选用ϕ108mm、壁厚8mm的热轧钢管,长度18m,搭接6m,钢管沿车站开挖轮廓倾角2°～3°设置,环向间距500mm,钢管内灌注水泥浆;管棚间插ϕ42mm小导管超前预注浆加固地层,小导管选用壁厚3.5mm的热轧钢管,长3.5m,搭接1.5m;初期支护采用双层挂网喷射混凝土加钢拱架,纵向间距0.5～0.75m/榀,两榀格栅钢架间设纵向连接钢筋;喷射混凝土为C20;初喷5cm后架设钢拱架,再分次补喷25cm混凝土包裹钢拱架至设计厚度。二次衬砌前,预留注浆孔补压水泥浆,使衬砌背后充填密实,二次衬砌采用整体模筑C30防水钢筋混凝土,厚55cm,混凝土的抗渗指数不小于S10。3.3土体开挖和深基坑开挖在暗挖段具备施工条件后,即进行马头门破口,人工开挖1部(中洞上部)土体,然后初喷5cm厚混凝土,架格栅钢架,格栅钢架纵向间距50～75cm,施作锁脚锚杆,挂网喷射厚25cm的C20混凝土,封闭仰拱。为防止拱脚下沉,拱脚处采用加大拱脚的方法处理。在1部土体开挖3～5m后,2部土体跟进施工,施工步骤同1部。在1、2部前进3～5m后,继续开挖3、4部土体,施作初期支护及锁脚锚杆,形成封闭体。在3、4部施工3～5m后陆续跟进施工5、6部。至此,完成一个循环,中洞开挖支护完成。中洞初期支护完成一个单元(即一个管棚长度,开挖长度为12m)后,即进行二衬结构的施工。在临时仰拱上开洞,施作中柱与底、顶纵梁;拆除临时中隔壁,施作中洞底板及顶板二衬混凝土,封闭中洞全部二衬结构。待中洞结构混凝土达到设计强度的70%后,进行两侧洞施工,左右对称开挖7、8部,封闭方法与前部相同。在7、8部土体开挖3～5m后,陆续跟进施工9、10及11、12部。待一个单元的土体全部开挖完成后,即拆除本单元的临时仰拱及临时中隔壁,施作其余部分结构混凝土。4地铁暗挖施工技术的应用随着城市发展对环境的要求不断提高,人们对地铁施工的综合社会效益也越来越